KR100895003B1 - 암모니아 가스를 효율적으로 제어하는 탈취제 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

암모니아가스와 황화수소를 제거할 수 있는 강력한 탈취제를 제공한다. 본 발명에 의한 탈취제는 상수오니, 애쉬류(類), 폐인산 또는 폐황산등을 주재료로 사용하며, 혼합즉시 강력한 탈취작용을 발휘하면서 거부감이 없는 한약계열의 구수한 향을 발산하여 작업효율의 증대를 가져온다.

상수오니, 하수오니, 암모니아 가스, 탈취제, 폐인산, 폐황산, 애쉬류

Description

암모니아 가스를 효율적으로 제어하는 탈취제 및 그 제조방법{Deodorizer controlling an ammonia gas efficiently and the preparation method thereof}

본 발명은 생석회의 수화반응을 이용해서 하수오니를 자원화 시키는 과정에서 발생하는 암모니아가스 혹은 가축의 막사에서 발생하는 고농도의 암모니아가스를 제거하거나 또는 저감할 수 있는 탈취제에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 상수오니, 애쉬류(類)와 폐황산과 폐인산을 혼합하여 생성되는 탈취제 및 이 탈취제의 제조방법에 관한 것이다.

하수오니는 미생물, 응집제, 중금속 등을 함유한 잡다한 찌꺼기인데, 외부 열원을 가하지 않고 하수오니의 함수율을 저감시킬 수 있는 방법은 생석회의 수화반응을 이용하는 것이 통상적이다. 생석회의 수화반응을 이용해서 하수오니를 안정화시키는 경우에는, 신속한 반응을 통하여 고화시간이 단축되고, 단시간내에 수분함량을 낮추는 효과가 있으며, 생석회의 칼슘이온으로 인해 서로 반발하는 토립자의 단결화가 이뤄지는 이온교환반응이 진행되고, 칼슘실리케이트 반응에 필요한 물질을 제공하여 고화 및 강도, 내구성이 증진되고, 높은 pH로 인해 위해성 병원균이 사멸되고 감염경로를 차단한다는 장점이 있어, 하수오니를 자원화하는 경우에 통상적으로 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 하수오니와 생석회의 반응시에는 암모니아 가스가 발생되게 되고, 이로 인해서 심한 악취가 발생된다는 단점이 있었다. 실제로, 하수오니와 생석회가 반응하는 경우 pH가 9이상이 되면서, 황화수소의 활성도는 0이 되는 반면에 암모늄이온이 활성화되기 시작하여 악취가 발생하고, 이 악취로 인하여 생석회 공법이 현장적용에 있어서 큰 걸림돌로 되고 있는 것이 현실이다. 한편, 이와 같은 암모니아 가스의 탈취를 위한 기술로서, 하기와 같은 문헌들이 존재한다.

2006년 2월 16일자로 출원된 특허출원 제 2006-0015042호는 하수 슬러지와 기능성 고화제를 이용한 쓰레기 매립장 복토재 및 그 제조방법에 관한 것으로 하수 슬러지에 산업폐기물 및 기능성 첨가제를 혼합하여 위생 매립지의 복토재로 사용하기 위한 하수슬러지를 개시하고 있는데, 여기에서는 다공성 물질인 셀시카를 혼합하여 암모니아 가스를 흡착고정시켜 제거하도록 구성하고 있다.

또한, 한국특허 제 699925에서는 정수장 슬러지, 플라이애쉬, 폐실리카등에 인산을 혼합하여 만든 탈취제를 하수슬러지와 생석회의 반응시 추가하여 악취를 제거하는 구성을 취하고 있다.

그러나, 이와 같은 선행문헌에 의한 탈취제나 탈취방법은, 악취제거효과가 충분하지 못하여 여전히 작업환경에 큰 문제로 되고 있으며, 또한, 그 제조단가가 높아 이를 실용적으로 사용하기가 쉽지 않은 실정이다. 따라서, 본 기술분야에 있어서는, 제조원가가 낮고, 악취제거효과가 보다 강한 새로운 탈취제를 개발해야 할 필요성이 여전히 존재한다.

본 발명에서는, 기존의 탈취제와 비교하여 악취제거효과가 약 30%정도 증대되고, 제조비용은 50%로 줄일 수 있는 탈취제 및 그 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 탈취제는 악취를 제거하는 효과뿐만이 아니라, 향긋한 냄새를 발산함으로서 작업성이 크게 증대된다.

본 발명에 의한 탈취제의 제조방법은,

상수오니를 교반시키면서 냉풍건조하는 제 1단계;

냉풍건조한 상수오니를 파쇄하는 제 2단계;

폐인산, 재생인산, 인산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 인산물질과 상기 파쇄된 상수오니를 혼합교반하여 10시간 내지 30시간 교반하여 숙성하는 제 3단계;

폐황산, 재생황산, 황산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 황산물질과 상기 파쇄된 상수오니를 혼합교반하여 10시간 내지 30시간 교반하여 숙성하는 제 4단계;

상기 3단계 및 4단계의 결과물을 100℃~300℃에서 5시간 내지 15시간동안 가열하여 분말화하는 제 5단계;

상기 제 5단계의 결과물을 100~150 메쉬로 분쇄하는 제 6 단계;

상기 제 6단계를 거친 3단계 및 4단계의 결과물을 혼합비(A)를 55중량%:45중량%<A<100중량%:0중량% 가 되도록 혼합하는 제 7단계로 이루어진다.

한편, 위 방법에 있어서, 상수오니와 폐인산과 폐황산을 동시에 혼합하는 방안도 있으며, 이 경우, 위 3단계 및 4단계는, 파쇄된 상수오니와 인산물질 및 황산물질을 함께 혼합하는 형태로 실시가 가능하다.

또한, 본 발명의 탈취제는, 폐인산, 재생인산, 인산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 인산물질과 상수오니를 혼합한 제 1탈취제, 폐황산, 재생황산, 황산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 황산물질과 상수오니를 혼합한 제 2탈취제, 그리고, 제 1탈취제와 제 2탈취제를 혼합한 제 3탈취제로 이루어지는데, 본 발명에 있어서의 제 3탈취제를 이루는 제 1탈취제와 제 2탈취제의 함량비(A)는 55중량%:45중량%<A<100중량%:0중량%로 이루어진다.

본 발명에 의한 탈취제를, 하수오니를 사용하여 복토재를 제조하거나 또는 기타 하수오니를 이용하여 자원화시키는 경우에 사용하는 때에는, 기존의 탈취제보다 약 30%증가된 탈취효과를 얻을 수 있음은 물론, 그 제조원가가 매우 낮아서 경제적인 이점도 있다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 탈취제는 부산물만을 활용하여 만든 고기능성 재활용제품으로서, 제조원가가 매우 낮음에도 불구하고 그 탈취효과는 기존의 탈취제보다 극히 우수하다. 본 발명의 탈취제가 주로 사용되는 기술분야인, 하수오니와 생석회를 반응시켜 자원화시키는 기술에 있어서는, 하수오니와 생석회의 반응과정에서 pH가 11을 넘음으로써 암모니아가스의 발생농도가 급격히 상승하게 되는데 이로 인한 냄새로 인하여 발생하는 작업의 불편함과 민원유발문제는 주요현안으로 떠오르고 있으며 생석회공법의 치명적인 약점이 되고 있다. 이에, 본 발명자는 이와 같은 문제의 해결책으로서 각종 부산물을 사용해서 암모니아의 발생농도를 반응후 2~3분 이내에, 하수오니의 외부는 물론 내부 암모니아 농도까지 3ppm 이하로 줄여주는 본원발명의 탈취제를 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 주원료로 이용되는 상수오니는, 통상 상수 처리과정에서 발생하는 최종산물로서, 이 오니가 생성되는 과정은 미생물이 상수속에 용존되어 있는 영양물질을 섭취하여 증식된후 이화학적으로 부상 또는 침전시켜 분리된 미생물덩어리를 말한다. 그런데, 이와 같은 상수오니는 자원화가 거의 이루어지고 있지 않아, 해양투기 및 매립을 주로 하고 있는 실정이며, 화력발전소에서 발생하는 애쉬류는 현재 매립을 하고 있는 부산물로서 화력발전소 1 개소당 연간 80,000톤에서 100,000톤에 이를 정도로 발생량이 많지만 적절한 재활용 방안이 마련되지 않아 90%이상 매립을 하고 있는 실정이다. 이들 두 가지의 재료는 다양한 실험결과 환경문제의 발생이 많지 않고 나름대로의 특성이 있어 활용가치가 향후 증대될 것으로 보이지만 현재는 그 활용도가 극히 미미한 실정이다. 본 발명에서는 이와 같은 상수오니와 애쉬류를 주원료로 하여, 탈취제를 제조한다.

본 발명에서는 탈취제를 생산하는 첫 단계로서, 상수오니를 교반하면서 냉풍건조를 시키는 단계를 포함한다. 교반시에는 본 기술분야에 사용되는 일반적인 교 반기를 사용할 수 있지만, 로타리식 교반기를 사용하는 것이 좋다. 또한, 건조시에는 냉풍건조 또는 상온건조를 하는 것이 좋으며, 약 1일 내지 2일 정도의 건조를 행하는 것이 좋다.

상수오니를 건조한 후에는, 파쇄기를 사용해서 이를 파쇄하고, 이어서 여기에 폐인산 또는 재생인산 또는 인산을 혼합하여 교반한 후, 10시간 내지 30시간 숙성시킨다. 폐인산 또는 재생인산 또는 인산을 투입하는 양은 상수오니 또는 애쉬류의 전체양에 대해서 5중량% 내지 15중량%를 투입하는 것이 바람직하다 마찬가지로 상수오니를 건조후, 폐황산 또는 재생황산 또는 황산물질을 첨가하는 경우에도 그 투입량은 상수오니 또는 애쉬류의 전체량에 대해서 5중량% 내지 15중량%정도가 바람직하다고 생각된다.

이어서, 이들을 100℃ 내지 300℃에서 10시간 내지 15시간 반응시켜, 상기 혼합물들을 반응시킨다. 이때, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐인산(내지는 재생인산 또는 인산)의 혼합물과, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐황산(내지는 재생황산 또는 황산)의 혼합물을 각각 따로 가열하여, 이 두가지 결과물을 각각 따로따로 사용하거나 또는 이를 적절히 배합할 수 있게끔 한다. 본 발명에서 사용하는 폐인산은 농도 63% 또는 85%의 폐인산이며, 이는 반도체 제조공정 등에서 에칭액으로 사용 후 나오는 폐인산을 사용할 수 있다. 또한, 폐황산은 농도 약 30% 내지 70%의 것을 사용할 수 있다.

이어서 이들을 100메쉬~150메쉬로 분쇄한 후, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐인산등의 혼합물(제 1탈취제), 그리고, 상수오니 및/또는 애쉬류와 폐황산과의 혼 합물(제 2탈취제)을 서로 혼합하여 최종 탈취제(제 3탈취제)를 생산하는데, 그 혼합비율(A)을 50:50<A<100:0으로 한다.

즉, 위에서 기술한 본원발명의 제조방법에 의하면, 총 3종의 탈취제가 생산되게 되며, 이들 각 탈취제는 단독으로도 사용이 가능하며, 혼합하여서 사용할 수도 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해서 기술한다. 다만, 하기의 실시형태는 본 발명의 일 태양을 소개하는 것일 뿐, 이들 실시예에 나타난 실시태양만으로 본 발명이 한정되는 것이 아님을 주의하여야 한다.

실시예 1~실시예 6

상수오니 및/또는 애쉬류를 1일 냉풍건조시킨 후, 파쇄기를 이용해서 이를 파쇄했다. 이어서, 상수오니 및/또는 애쉬류를 농도 63%의 폐인산 또는 농도 50%의 폐황산과 섞어서 200℃에서 10시간 가열한 후, 이를 200메쉬로 분쇄하였다. 상수오니, 애쉬류, 폐인산 및 폐황산의 투입량, 그리고, 자세한 제조방법은 하기의 표 1과 같다.

	상수오니	애쉬류	폐인산	폐황산	제법
실시예 1	125g		12g		상수오니 125g을 폐인산 12g과 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조함.
실시예 2	125g			12g	상수오니 125g을 폐황산 12g과 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조함.
실시예 3	125g		6.25g	6.25g	상수오니 62.5g을 폐인산 6.25g와 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조하고, 상수오니62.5g을 폐황산 6.25g와 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조한 것을 혼합하여 제조
실시예 4	62.5g	62.5g	12.5g		상수오니62.5g과 애쉬류62.5g을 먼저 혼합한 후, 폐인산 12.5g과 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조
실시예 5	62.5g	62.5g		12.5g	상수오니62.5g과 애쉬류62.5g을 먼저 혼합한 후, 폐황산 12.5g과 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조
실시예 6	62.5g	62.5g	62.5g	62.5g	상수오니 62.5g을 폐인산 6.25g와 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조하고, 상수오니62.5g을 폐황산 6.25g와 혼합하여 200℃에서 10시간 가열하여 제조한 것을 혼합하여 제조

실시예 7

상수오니를 1일 냉풍건조시킨 후, 파쇄기를 이용해서 이를 파쇄했다. 이어서, 상수오니 125g을 폐인산 6.25g 및 폐황산 6.25g과 섞어서 200℃에서 10시간 가열하여 숙성한 후, 이를 200메쉬로 분쇄하였다.

시험예

실시예 1~6에서 제조된 탈취제를 이용한 탈취실험을 행했다. 하수오니 1kg를 혼합소화반응기에 넣고 5분간 교반하여 골고루 혼합한 다음, 생석회 150g을 투입하여 10분간 교반한 후, 검지관으로 암모니아 농도를 최초 측정한 후 총 5회를 더 측정하여 결과를 기록하였다. 또한, 하수오니 1kg를 혼합소화반응기에 넣고 5분간 교반하여 골고루 혼합한 다음, 생석회 150g을 투입하여 10분간 교반한 후, 위 실시예에서 제조된 탈취제(실시예 1 ~6)을 각 250g씩 투입하여 다시 교반한 후, 암모니아 농도측정을 최초 시작한 후 아래 경과시간마다 검지관으로 측정하였다. 그 결과는 다음의 표 2 ~ 표 8과 같다.

탈취제	경과시간(분)	하수오니+생석회(ppm)	하수오니+생석회+탈취제(ppm)	탈취율(%)
실시예 1	10	550
	15	547	240	56.12
	30	541	230	57.49
	60	496	230	53.63
	90	475	220	53.68
	120	460	220	52.17

탈취제	경과시간(분)	하수오니+생석회(ppm)	하수오니+생석회+탈취제(ppm)	탈취율(%)
실시예 2	10	570
	15	544	200	63.24
	30	532	190	64.29
	60	517	190	63.25
	90	477	180	62.26
	120	459	170	62.96

탈취제	경과시간(분)	하수오니+생석회(ppm)	하수오니+생석회+탈취제(ppm)	탈취율(%)
실시예 3	10	555
	15	542	80	85.24
	30	520	80	84.62
	60	482	70	85.48
	90	455	60	86.81
	120	443	60	86.46

탈취제	경과시간(분)	하수오니+생석회(ppm)	하수오니+생석회+탈취제(ppm)	탈취율(%)
실시예 4	10	567
	15	547	240	56.12
	30	536	230	57.09
	60	498	230	53.82
	90	472	220	53.39
	120	449	210	53.23

탈취제	경과시간(분)	하수오니+생석회(ppm)	하수오니+생석회+탈취제(ppm)	탈취율(%)
실시예 5	10	552
	15	538	150	72.12
	30	510	140	72.55
	60	477	130	72.75
	90	460	120	73.91
	120	451	120	73.39

탈취제	경과시간(분)	하수오니+생석회(ppm)	하수오니+생석회+탈취제(ppm)	탈취율(%)
실시예 6	10	590
	15	585	40	93.2
	30	564	30	94.7
	60	520	30	94.2
	90	489	20	95.9
	120	461	10	97.8

탈취제	경과시간(분)	하수오니+생석회(ppm)	하수오니+생석회+탈취제(ppm)	탈취율(%)
실시예 7	10	590
	15	585	4	99.32
	30	564	3	99.47
	60	520	3	99.42
	90	489	2	99.59
	120	461	1	99.78

이상의 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 탈취제는 극히 우수한 탈취율을 보이고 있어, 탈취능력이 극히 우수함을 알 수 있었다.

본 발명의 탈취제를 산업적으로 이용하는 경우 하수오니(100톤/일)를 자원화하기 위해 연간 약 40,000톤의 상수오니와 애쉬류를 자원화 할 수 있고, 따라서, 매립에 소요되는 제반비용까지 감안한다면 엄청난 파급효과가 있으리라고 기대되고 있다. 또한 축산분야에서 암모니아가스 등으로 인한 가축의 호흡기계통질환 폐사율이 아주 높음을 감안할 때, 본 기술의 적용으로 매우 저렴한 가격에 탈취제를 확보할 수 있어 축산농가의 경쟁력 제고에도 기여할 것으로 판단된다.

Claims (5)

1. 상수오니를 교반시키면서 냉풍건조하는 제 1단계;

   냉풍건조한 상수오니를 파쇄하는 제 2단계;

   폐인산, 재생인산, 인산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 인산물질과 상기 파쇄된 상수오니를 혼합교반하여 10시간 내지 30시간 교반하여 숙성하는 제 3단계;

   폐황산, 재생황산, 황산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 황산물질과 상기 파쇄된 상수오니를 혼합교반하여 10시간 내지 30시간 교반하여 숙성하는 제 4단계;

   상기 3단계 및 4단계의 결과물을 100℃~300℃에서 5시간 내지 15시간동안 가열하여 분말화하는 제 5단계;

   상기 제 5단계의 결과물을 100~150 메쉬로 분쇄하는 제 6 단계; 및

   상기 제 6단계를 거친 3단계 및 4단계의 결과물을 혼합비(A)를 55중량%:45중량%<A<100중량%:중량0% 가 되도록 혼합하는 제 7단계

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 암모니아 가스를 효율적으로 제어하는 탈취제의 제조방법.
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